超级高铁,正在驶来
2016-05-18
马斯克设想的附有太阳能电池阵列的hyperloop胶囊轨道。资料图片
Hyperloop客运胶囊系统假想图（不按比例）。
Hyperloop载客版胶囊截面图（载客状态）。资料图片
当地时间5月11日，超级高铁公司HyperloopOne在美国内华达州北部的沙漠中进行首次公开测试。尽管本次测试完全专注于推进系统，但仍然给了各界极大的信心——让投资者们有理由畅想“陆上火箭”如何以接近声速的速度用管道胶囊运送乘客和货物。
“科学狂人”埃隆·马斯克早在2013年就公布Hyperloop计划：其原理很简单，抽取管道内空气，降低气压以减少阻力。由于列车前进的阻力非常小，很小的动力就能使列车获得极大速度。而hyperloop也是由马斯克生造出来的单词——hyper（超级的），和loop（环）组合而成，一般翻译做“超回路列车”或者“超级环”。
专家认为，hyperloop一旦成功，将带来巨大颠覆。不过，hyperloop最大的难点不是技术，而是建造成本和能源消耗。有评论称，如果不能证明其商业可行性，这项“未来技术”前景难料。
●南方日报驻京记者王诗堃策划统筹张志超
HyperloopOne两秒钟首秀
2013年8月12日，特斯拉和SpaceX的创始人埃隆·马斯克（ElonMusk）公布了他的hyperloop计划。马斯克形容该计划为“协和式飞机、轨道炮和空气曲棍球台的结合体”，具体而言，则是铺设密封管道，将管道内气压抽低，胶囊形状的列车在管道内快速行进。由于气压低（马斯克的设想是千分之一左右的地球表面大气压），摩擦力也会降低，列车将达到相当高的速度——马斯克的设想是1000千米/时。按此速度，北京到上海只需1小时。
2016年5月11日，在美国内华达州北部的沙漠中，HyperloopOne首次公开测试了其直线感应推进系统。在倒计时结束后，直线感应推进系统在预先铺设好的91米的轨道上以2.4倍重力的加速度启动，在1秒内由静止加速至96千米/时，然后测试原型车扎进轨道末端的沙堆中，扬起漫天沙尘。整个过程持续了2秒钟。
HyperloopOne向众多支持者，以及华尔街投资者们证实了他们的第一步。但这次测试完全专注于推进系统，原型车并未在真空（或低压）环境下进行，而是在露天环境下依托轨道前进，只有加速、没有制动装置，测试原型车看起来和过山车差不多。公司高级工程副总裁约什·吉格尔（JoshGiegel）介绍，此次并未测试悬浮系统，公司目前正在洛杉矶的办公室里评估被动悬浮解决方案。
有关注者质疑，本次测试并未涉及任何技术难点。“这不就是电磁炮吗１关注者讽刺道。
对于质疑，公司首席执行官罗布·劳埃德（RobLloyd）说，“我们已经测试了悬浮技术，还在低压环境中测试了空气动力学，并且测试了真空管道。所以，我们已经测试过整个系统。”
劳埃德的说法并不让人信服。各单项技术的测试成功，并不代表将它们整合后，整个系统就能顺利运行。这其中的技术难关难以估计。
HyperloopOne首席技术官布罗根·班布罗根（BroganBamBrogan）称，计划到2016年底建设拥有1/4英里（约合400米）长，包含一系列管道的完整尺寸轨道，届时将进行完整测试。
吉格尔介绍，测试车的最高时速可达644千米。吉格尔还表示，HyperloopOne不会局限于任何一项技术。“我们希望通过测试设计尽快发布产品、获得反愧完成升级。”
HyperloopOne的首秀有些令人失望，但这不影响资本市场对其青睐。测试前一天，HyperloopOne宣布它刚刚获得了8000万美元的B轮融资，目前已经融资超10亿美元。公司颇为“豪华”的团队给了资本市场足够的信心：HyperloopOne的联合创始人、董事长皮谢瓦是马斯克的好友，也是Uber的早期投资人之一；首席执行官劳埃德是思科的前联席总裁；首席技术官班布罗根此前曾供职于SpaceX；董事会成员还包括Snapchat的前首席运营官艾米丽·怀特（EmilyWhite）。
最大的困难在技术之外
Hyperloop的理念并不新鲜。早在1922年，德国工程师赫尔曼·肯培尔在提出磁悬浮列车概念时，就同时提出“真空管道”的设想，认为采用管道抽真空的办法可以实现磁悬浮列车速度每小时1000千米的目标值。
轨道交通领域的权威、西南交通大学牵引动力国家重点实验室教授、两院院士沈志云曾评论道：“真空管道运输技术的原理虽很简单，但实现起来却很困难。最主要的原因，同磁悬浮列车一样，是技术不成熟，成本过高，与其他运输方式不兼容，与运输市场格格不入。”
沈志云院士提到的磁悬浮列车，早在20世纪70年代即由西德和日本分别研发成功，而直到2004年，首条商业运营的高速磁浮列车线路（通常指时速大于250千米）才在上海建成。
《华尔街日报》也认为，Hyperloop的最大的挑战不在于技术，而在于证明它的商业可行性，否则就会像协和超音速客机一样走向失败。协和超音速客机因运营成本过高，于2003年退役。
哈佛大学城市规划和公共政策教授何塞·戈麦斯—伊瓦涅斯（JoseGomez-Ibanez）对于超级高铁的成本表示怀疑：“我不理解他们自认为可以在什么地方节约成本？他们在和航空公司竞争，可航空公司不需要安装数百英里的轨道。”
在马斯克的hyperloop计划之前，瑞士曾有类似的真空管道高速交通项目Swissmetro，计划用低压力管道连接各大城市。按照设计目标，从苏黎世到伯尔尼的时间将由1小时缩短至12分钟。项目得到了瑞士政府的支持，由洛桑瑞士联邦理工学院完成初步测试，但终因经济原因下马。韩国也曾对Swissmetro项目感兴趣，但最终也未采纳。
参与Swissmetro项目的洛桑瑞士联邦理工学院教授马塞尔·尤弗（MarcelJufer）介绍，“利用真空泵产生7%的地球表面大气压并不复杂，但进一步达到满足高速铁路需要的低气压（地球表面大气压的千分之一），则相当困难，它的成本太高了。”
Hyperloop运作方式
●抽出管道中的部分空气，形成接近真空的管道，空气阻力大大降低，从而使速度大大提高。
●轨道中安装无动力线圈环路，将永磁铁植入到传输舱车厢中，从而创造出悬浮效应。
●以胶囊为传输舱，将其置于管道之中，搭载乘客或货物在低气压管道中运行。
█行业观察我国早已探索超级高铁
早在2004年，轨道交通领域的权威，西南交通大学教授、两院院士沈志云就组织过“真空管道高速交通”院士研讨会。会上，沈志云院士提出，真空（或低压）管道式地面交通是达到超高速的唯一途径。在此前后，西南交大即开始真空管道磁悬浮列车的探索。
沈志云院士介绍，“当速度增加时，气动阻力会随速度的平方上升，气动噪音则会随速度的7次或8次方急增，这是任何形式的交通工具都无法避免的客观规律。”
在正常大气压环境下，当时速达到400千米以上时，空气阻力在总阻力中所占比重将超过80%，而噪音也将超过90分贝。这种情况下，采用真空（或低气压）管道以降低阻力，是非常正常的思路。
世界上首个“超级高铁”的原型实验平台即诞生在中国。2011年4月，西南交大便建成了世界上第一个“真空管道磁悬浮列车实验系统”。到2013年，西南交大方面更新了磁悬浮技术，采用“高温超导磁悬副技术搭建新的平台，并于2014年对外展示。
2016年初，西南交大最新一代的测试平台——第二代高速真空管道高温超导侧浮系统完成了第一阶段调试。与上一代常规悬浮方案不同，该平台采用侧挂式悬浮，以在实验室狭小空间中实现高速运行。据介绍，到目前为止，该平台可以将管道内大气压抽至外界的1.3%左右。
相较于HyperloopOne仅仅独立测试了推进系统、HTT还未向外界展示原型机，西南交大这一项目已经进入整体系统实验阶段，在项目开发上走得更快。
有业界人士向记者解读，高铁系统是车、线、控制系统的整合，甚至后两者的技术难度还要高于车辆本身，并非简单地造出原型车就好。“美国两家公司要随时给投资者信心，并吸引下一轮投资，所以很急切地放出并不成熟的原型车。”
专家认为，“管道高铁”仍处于实验室模型阶段，真正走向商业化，还需克服不少技术难关。包括沈志云院士和西南交大不少研究人员都持此类观点。
除了技术难关，也有现实方面的考量。就现有的实验成果来看，“管道高铁”的造价将远高于轮轨式高铁。
结合现实情况，沈志云院士曾提出过将“管道高铁”和现有高铁相结合的方案，“在条件较好的整体道床上加罩，构建密闭管道，通过抽气站抽成0.2—0.1个大气压的低真空。”同一列高速列车，在有真空管道的区段，超高速运行；到了没有这一装置的区段，仍按普通高速度行驶。
